Développement des principales applications technologiques de la balise RFID et statut actuel de la recherche internationale

　　La RFID est un terme général désignant la technologie d’identification par radiofréquence. Comme les codes-barres, les cartes IC et d’autres méthodes d’identification, sa fonction de base est d’identifier l’identifiant unique (UID) de l’élément ciblé. La différence est qu’elle utilise la transmission radiofréquence pour obtenir une identification automatique sans contact, permettant d’identifier des cibles mobiles et de multiples cibles. La RFID est également une technologie de communication de données, possédant les composants de base des systèmes de communication tels que l’envoi, la réception, le canalisation et la transmission d’informations. La différence est que l’information transmise est artificielle et standardisée. Grâce à sa grande capacité de stockage, sa reconnaissance de cibles multiples, sa longue distance de lecture et son chiffrement des données, ainsi que son potentiel de développement, la RFID est considérée comme l’une des technologies importantes d’aujourd’hui. La clé de l’application et du développement des systèmes RFID réside dans les étiquettes électroniques. Cet article se concentre sur les technologies clés des étiquettes électroniques et l’état actuel de la recherche au pays et à l’étranger, et propose les contre-mesures de base pour l’application et le développement des étiquettes électroniques en Chine à ce stade.

　　1 Technologie des étiquettes électroniques et statut actuel de la recherche au pays et à l’étranger

　　Dans la littérature de recherche nationale et internationale, les recherches actuelles sur les balises électroniques se concentrent principalement sur les six aspects suivants.

　　1.1 Technologie des puces

　　La technologie des puces est une technologie centrale au sein de la technologie RFID. Une puce d’étiquette est un système qui intègre tous les circuits sauf l’antenne des balises et les lignes de correspondance, y compris des modules tels que l’interface RF, l’interface analogique, la bande de base numérique et les unités mémoire. Les exigences de base pour les puces sont légères, fines, petites, peu coûteuses et peu coûteuses.

　　À l’étranger, des fabricants de circuits intégrés tels que TI, Intel, Philips, STMicroelectronics, Infineon, NXP et Atmel ont obtenu des résultats remarquables dans le développement de puces RFID de petite taille, à faible consommation et à faible coût. Par exemple, les balises passives UHF d’Atmel peuvent avoir une puissance d’entrée RF minimale aussi faible que 16,7 μW. L’École technique fédérale suisse a conçu une puce de 2,45 Go avec une puissance d’entrée minimale de seulement 2,7 μW et une distance de lecture/écriture allant jusqu’à 12 m. Lors de la conférence ISSCC de 2006, la société japonaise Hitachi a proposé une puce d’étiquetage d’une surface de 0,15 mm × 0,15 mm et d’une épaisseur de seulement 7,5 μm. Au niveau national, les fabricants chinois de circuits intégrés ont pu développer et produire de manière indépendante des puces basse et haute fréquence, atteignant des niveaux internationaux avancés. Les puces de la série QR en bande UHF développées par Shanghai Kunrui ont déjà passé l’autorisation officielle et la certification d’EPCglobal. Dans l’ensemble, la conception des puces RFID dans les bandes UHF et micro-ondes chinoises fait encore face à d’importants défis, principalement dans des limitations strictes de consommation d’énergie. Technologie de compatibilité d’antenne. Problèmes d’emballage qui ont suivi. Problèmes de sensibilité. Fiabilité et coût.

　　La tendance de développement de la conception et de la fabrication de puces RFID est une consommation d’énergie plus faible, une autonomie plus longue, des vitesses de lecture/écriture plus rapides, une fiabilité accrue et des coûts en continu de baisse. En plus d’augmenter la capacité de stockage des balises pour transporter plus d’informations, de réduire la taille des étiquettes pour réduire les coûts, et d’améliorer la sensibilité des balises pour allonger la distance de lecture, les points chauds de recherche actuels incluent également : des circuits ultra-faible puissance ; la sécurité et la confidentialité, les fonctions et la mise en œuvre des mots de passe ; Conception et technologie de fabrication de puces à faible coût ; Nouvelles technologies de stockage ; des algorithmes anti-collision et des technologies d’implémentation ; Technologie d’intégration avec capteurs ; Une solution complète étroitement intégrée aux systèmes applicatifs.

　　1.2 Technologie de conception d’antenne

　　La miniaturisation a toujours été une préoccupation majeure dans la conception des antennes à étiquettes RFID. Pour élargir la gamme d’applications, la bande passante miniaturisée de l’antenne, les caractéristiques de gain et les caractéristiques de polarisation croisée sont également des orientations de recherche importantes. Actuellement, les balises RFID utilisent encore des antennes indépendantes hors puce, qui présentent les avantages d’une grande Q-value, de la facilité de fabrication et d’un coût modéré, mais elles sont plus grandes et sujettes à la casserie, ce qui les rend inadaptées à la lutte contre la contrefaçon ou à l’implantation de balises biologiques chez les animaux. Si l’antenne peut être intégrée à la puce de l’étiquette, elle peut fonctionner sans aucun composant externe, réduisant la taille globale de l’étiquette et simplifiant le processus de fabrication de l’étiquette pour diminuer les coûts. Cela a suscité des recherches sur la technologie des antennes embarquées. De plus, les recherches actuelles portent sur les antennes de balises incluant la technologie de correspondance d’antennes, la technologie d’optimisation structurelle, la conception d’antennes à large bande couvrant plusieurs bandes de fréquences, la technologie d’optimisation multi-étiquettes de distribution d’antennes, la technologie de conception résistante aux métaux, ainsi que la cohérence et la technologie anti-interférences.

　　1.3 Technologie de l’emballage

　　L’emballage des balises électroniques comprend principalement des étapes clés telles que l’assemblage de la puce et la fabrication des antennes. Avec le développement de nouvelles technologies d’emballage, de nouvelles techniques de traitement ont émergé dans la technologie de l’emballage par étiquette, telles que la génération de bumps flip-chip (Bunping) et l’impression par antenne. Comparée aux connexions traditionnelles par fil ou porte-à-porte, la technologie à puce flip offre une densité d’emballage plus élevée, de bonnes performances électriques et thermiques, une bonne fiabilité et un coût moindre. L’utilisation d’antennes d’étiquettes imprimées à l’encre conductrice au lieu des méthodes traditionnelles de gravure pour fabriquer des antennes d’étiquettes a considérablement réduit le coût de production d’étiquettes électroniques. De plus, les points chauds de recherche dans la technologie d’emballage d’étiquetage incluent les procédés d’emballage à chaud à basse température, l’optimisation de la conception de mécanismes de précision, la détection et le contrôle multi-physique des quantités, le contrôle de mouvement haute précision à grande vitesse, ainsi que les technologies d’inspection en ligne.

　　1.4 Technologie d’application des étiquettes

　　En se basant sur les caractéristiques uniques des balises RFID pour l’identification d’objets, on observe une forte augmentation de la recherche sur diverses balises fonctionnelles. En plus de l’identification, du suivi et du suivi traditionnels des objets, les points chauds de recherche incluent également des tags intelligents interactifs, le positionnement spatial et le suivi, l’informatique omniprésente, les paiements mobiles et la lutte contre la contrefaçon des articles.

　　(1) Tags intelligents interactifs. La structure des tags intelligents interactifs se compose toujours d’un micro-récepteur sans fil à puce unique et d’un microcontrôleur. Diverses applications requises sont préécrites dans le microcontrôleur et, lorsque nécessaire, ces programmes sont appelés via des commandes sans fil, permettant aux balises d’effectuer diverses tâches requises par les applications IoT telles que la reconnaissance, le positionnement et la collecte de données. L’étiquette ne transmet aucun signal vers l’extérieur, mais reçoit et enregistre périodiquement les signaux envoyés par le coordinateur via diffusion sur le canal de surveillance selon les besoins. Ce n’est qu’après avoir reçu une commande de réveil qu’elle saute vers le canal de travail du lecteur, reçoit des instructions du coordinateur et entre dans un état d’échange d’informations avec le lecteur selon des programmes pré-écrits, accomplissant la tâche spécifiée dans le délai imparti avant de revenir en mode surveillance et veille. Il est évident que le cœur de cette technologie est de filtrer rapidement les signaux invalides, permettant ainsi une transmission sans fil ultra-faible des balises longue distance, au prix de nécessiter un coordinateur supplémentaire. Parce que les étiquettes intelligentes interactives résolvent des problèmes clés dans les applications IoT telles que le faible coût, la faible consommation d’énergie et la transmission sans fil longue distance, elles élargissent le champ des applications des étiquettes électroniques et peuvent être largement appliquées dans les systèmes de transport urbain intelligent, les systèmes de collecte de données urbaines de base et d’autres domaines nécessitant l’identification, le positionnement ou la collecte de données à longue distance.

　　(2) Étiquettes de positionnement et de suivi en temps réel. Les systèmes de positionnement existants comprennent principalement les systèmes de positionnement satellite, les systèmes infrarouges ou ultrasoniques, ainsi que les systèmes de positionnement basés sur réseaux mobiles. Cependant, en raison des limitations de temps de positionnement, de précision et de conditions environnementales, il n’existe actuellement aucune technologie de positionnement capable de résoudre pleinement les problèmes d’information de localisation des installations et des objets dans des environnements intérieurs complexes tels que les halls d’entrée d’aéroports, les halls d’exposition, les entrepôts, les supermarchés, les bibliothèques, les parkings souterrains et les mines souterraines. La technologie RFID offre une nouvelle solution pour les services de positionnement spatial et de suivi, particulièrement adaptée au positionnement intérieur que les systèmes de positionnement satellite peinent à gérer. Il utilise principalement les caractéristiques d’identification uniques des balises sur les objets, mesurant la position spatiale des objets en fonction de la force du signal de la communication radiofréquence entre le lecteur et l’étiquette installée sur l’objet.

　　(3) Étiquettes de calcul universelles. En se combinant avec la technologie des capteurs, les balises RFID peuvent également détecter l’état des objets ou environnements aux nœuds IoT, tels que la température, l’humidité et l’éclairage, et utiliser la technologie de communication sans fil pour transmettre ces informations et leurs modifications aux unités informatiques, améliorant ainsi la visibilité environnementale des modules informatiques et construisant une infrastructure informatique ubiquitaire future.

　　(4) Tags de paiement mobile. Le paiement mobile RFID utilise une communication à courte portée entre terminaux mobiles et terminaux POS, permettant le paiement des montants de transaction via des frais de téléphonie mobile ou la liaison par carte SIM vers des comptes bancaires pour les transactions bancaires. Le paiement mobile RFID est le produit de l’intégration de l’industrie RFID et de l’industrie des télécommunications. Actuellement, il existe principalement quatre méthodes d’application : Felica, NFC, DISIM et RF-SIM. Parmi elles, la RF-SIM est une technologie de communication sans fil à moyenne et courte portée basée sur des cartes SIM. Elle intègre un module RF à l’intérieur de la carte SIM, utilisé pour la communication mobile normale et l’authentification, établissant ainsi une connexion physique avec le téléphone. Les cartes RF-SIM prennent en charge tous les téléphones mobiles sur le marché et servent de plateforme de service complète pouvant remplacer portefeuilles, clés et cartes d’identité.

　　(5) Étiquettes anti-contrefaçon. Les technologies anti-contrefaçon traditionnelles telles que la contrefaçon physique, la lutte biologique, la contrefaçon structurelle, la contrefaçon à codes-barres et la contrefaçon numérique manquent d’unicité et d’exclusivité, sont facilement reproductibles et ne peuvent pas fournir de véritables effets anti-contrefaçon. La technologie RFID offre des avantages absolus en matière de lutte contre la contrefaçon, car chaque tag possède un numéro d’identification unique au niveau mondial qui ne peut être modifié ni falsifié. De plus, la technologie RFID anti-contrefaçon ne présente aucune usure physique, une grande sécurité de l’interface physique du lecteur, des données de balises chiffrées et une authentification mutuelle entre le lecteur et l’étiquette, ce qui rend la réplique complète et la contrefaçon est pratiquement impossible. Actuellement, la lutte contre la contrefaçon RFID a été progressivement appliquée dans la gestion documentaire, la gestion des billets, les plaques électroniques, la lutte contre la contrefaçon liée à l’alcool et la lutte contre la contrefaçon des trésors d’art, montrant une tendance croissante.

　　1.5 Recherche sur les questions de référence

　　Actuellement, les principales normes internationales de communication liées aux étiquettes électroniques sont : (1) les normes ISO/TEC18000. (2) Normes EPC, (3) normes DSRC. (4) Norme UID. De plus, de nombreux pays et institutions élaborent activement des normes régionales, nationales ou industrielles liées à la RFID, espérant les faire évoluer vers des normes interdisciplinaires par divers canaux. Chaque système standard est divisé en plusieurs parties selon la fréquence de fonctionnement, et elles sont principalement incompatibles au niveau des méthodes de communication, des protocoles de prévention des collisions et des formats de données. En janvier 2008, l’équipe du projet européen FP7 a parrainé le Forum mondial universel des normes RFID (GRIFS), visant à atteindre une cohérence mondiale maximale des normes RFID grâce à une collaboration renforcée. Avec le développement de la technologie RFID, diverses normes pour les balises électroniques fusionnent. Par exemple, la norme ISO/IFC15693 pour la haute fréquence 13,56 MHz est devenue partie intégrante de la norme ISO18000-3, et la norme EPC GEN2 est devenue la norme ISO18000-6C. Actuellement, les États-Unis, l’Union européenne et d’autres pays adoptent chacun leurs propres normes différentes. En raison de la difficulté de coordonner les intérêts, bien que l’unification des normes soit urgente, le processus reste relativement long.

　　1.6 Recherche sur les questions de sécurité et de confidentialité

　　Les mécanismes de sécurité étudiés et adoptés incluent principalement les méthodes physiques, les mécanismes cryptographiques et leurs combinaisons. Les méthodes physiques sont couramment utilisées dans les étiquettes à faible coût, protégeant l’information des étiquettes par un blindage électrostatique ou des interférences actives. Comparés aux mécanismes de sécurité matériels basés sur des méthodes physiques, les mécanismes de sécurité logicielle basés sur la technologie cryptographique sont plus privilégiés, utilisant principalement divers schémas et mécanismes cryptographiques matures pour concevoir des protocoles cryptographiques répondant aux exigences de sécurité RFID.

　　2 Tendances de développement et contre-mesures pour les étiquettes électroniques

　　L’application et le développement des balises électroniques reposent sur la base de la chaîne de l’industrie RFID ; tout retard dans n’importe quel maillon affectera la croissance globale de l’industrie. Notre temps de recherche et développement dans le domaine de la RFID est en retard par rapport à l’Europe, aux États-Unis, en Corée du Sud et au Japon, et nous manquons toujours d’une chaîne industrielle complète dans les bandes de fréquences UHF et micro-ondes. Pour développer des balises électroniques chinoises basées sur la technologie RFID nationale existante et sur notre base de marché, nous devons cibler l’ensemble de la chaîne industrielle RFID et formuler des mesures et stratégies spécifiques.

　　(1) Augmenter les efforts de R&D et rechercher des avancées technologiques. Actuellement, les étiquettes électroniques présentent encore de nombreux défauts, tels qu’une faible fiabilité dans la lecture d’une seule marque due à la directionnalité de l’antenne, ce qui conduit facilement à des lectures manquées ; les signaux RFID sont facilement affectés par des substances conductrices comme le métal et l’eau, ce qui réduit la distance de reconnaissance ; lorsque les systèmes RFID fonctionnent simultanément avec d’autres systèmes de communication sans fil de bandes de fréquence similaires, les interférences électromagnétiques peuvent affecter leurs performances ; et lorsque de nombreuses étiquettes RFID sont placées ensemble, l’antenne peut présenter des effets de réseau différents des antennes individuelles. Tous ces éléments posent des défis au développement des balises électroniques.

　　(2) Établir les normes pertinentes pour les labels électroniques dès que possible.

　　(3) Identifier des points de rupture dans les applications et élargir l’échelle des applications industrielles. Les entreprises restent souvent au niveau superficiel, avec des processus métier simples, une logique unique et un manque d’intégration des systèmes backend, si bien que les tags électroniques n’ont pas vraiment joué leur rôle dans la gestion de la chaîne d’approvisionnement et l’informatisation des entreprises. Ainsi, intégrer la RFID avec les systèmes d’information d’entreprise existants tels que ERP, SCM, MIS, etc., innover les processus métier, tirer pleinement parti des avantages des tags électroniques, élargir l’échelle des applications industrielles et former une chaîne industrielle complète est un problème urgent à résoudre dans un avenir proche.

　　(4) Renforcer l’intégration technologique afin d’atteindre des applications interrégionales et intersectorielles. Avec l’expansion continue du développement de la RFID, elle a récemment trouvé de nouvelles applications dans la gestion des billets d’Expo, le transport intelligent, la logistique, la sécurité alimentaire, la lutte contre la contrefaçon de marchandises, l’électricité et d’autres domaines. L’industrie chinoise de la RFID est passée de la demande gouvernementale à la demande du marché. Dans le processus de développement de la RFID, il est important de reconnaître à la fois le potentiel de l’industrie RFID et les problèmes qui surviennent durant ce processus, en utilisant des méthodes plus scientifiques pour approfondir continuellement les applications RFID et ainsi promouvoir le développement de l’industrie RFID dans la région.

　　3. Conclusion

　　L’article décrit les fonctions de base, les avantages et les tendances de développement de la RFID. Il introduit également des technologies clés des étiquettes électroniques, ainsi qu’analyse et étudie les questions de normes et de confidentialité en matière de sécurité qui ont émergé tant au niveau national qu’international. Enfin, il propose des politiques de base et des tendances de développement pour l’application et le développement actuels des étiquettes électroniques en Chine. Cela a joué un rôle crucial dans le développement de la RFID.